[发明专利]含硅酯部分的聚合物化合物和由其制备的组合物

说明书

本发明一般地涉及含硅酯部分的聚合物化合物。尤其是含有位于聚合物化合物一端的硅酯部分基团的聚合物化合物。此外，该聚合物化合物还含有悬挂在聚合物化合物主链上的官能团。该聚合物化合物用作偶联剂，用于处理无机基质表面以改进表面性能或提供无机表面官能团。本发明还提供了一种制备聚合物化合物的方法。

硅烷偶联剂广泛用于改善含有无机物质和有机物质界面的材料的性能，如涂敷到金属或金属氧化物表面的聚合物涂层，或具有无机颜料颗粒分散于其中的聚合物涂层。用硅烷偶联剂处理无机表面改善了无机材料和有机材料之间的界面粘合，导致例如涂层与金属氧化物表面更好的粘接或改善了聚合物中无机颗粒的相容性。硅烷偶联剂的特征在于含有与有机基团相连接的可水解的硅烷基。可水解的硅烷基反应，从而与无机物质的表面形成共价键，使有机基团与无机物质相连接，因此改进了无机物质的表面性能。连接的有机基团典型地提供与有机材料(如聚合物)的改进的相容性。硅烷偶联剂用于改进无机颗粒的表面特性，从而提供在塑料中更好的分散性。

例如美国专利4061503公开了用硅化合物取代的聚醚作为偶联剂处理二氧化钛颗粒。该硅化合物取代的聚醚含有与聚环氧烷基团相连接的可水解的硅基。该专利公开了用硅化合物取代的聚醚处理的二氧化钛在塑料或树脂体系内部具有改善的相容性或分散性。然而，没有公开该硅化合物取代的聚醚与塑料或树脂体系形成共价键。

偶联剂是所需的，它可提供无机材料和有机材料界面间的共价键。与以较弱的分子相互作用为基础的复合物相比较，在无机-有机界面间共价键的形成使得形成具有改进性能的复合物，如由分散力或氢键产生的相容性。

在本发明中，提供了具有反应性基团的聚合物化合物，用于在无机基质和至少一个官能团间形成共价键，其能与第二种基质(如具有互补官能团的聚合物)反应，从而与第二种基质形成共价键。该聚合物化合物具有有机聚合物组分，所述有机聚合物组分由烯键式不饱和单体来制备，并且它具有至少一个悬挂在有机聚合物组分主链上的官能团。该聚合物化合物用于改进无机材料的表面性能，如提供无机颗粒改善的水分散性，它也用于形成复合颗粒，该复合颗粒含有被共价键合的聚合物颗粒环绕的无机颗粒。与常规的涂料相比，用本发明的聚合物化合物制备的复合颗粒在涂料中特别用于提供具有改进的遮盖性的涂料。

根据本发明的第一方面，提供了一种含有有机聚合物组分和半遥爪基团的聚合物化合物，其中有机聚合物组分具有作为聚合单元的烯键式不饱和单体和具有至少一个侧基官能团；而半遥爪基团具有硅酯部分和与有机聚合物组分形成键合的硫原子。

本发明的第二方面提供了一种制备聚合物化合物的方法，其中包括下述步骤：制备含有至少一种具有官能团的烯键式不饱和单体和具有硅酯部分的硫醇化合物的反应混合物；使反应混合物聚合，形成聚合物化合物；其中该聚合物化合物含有有机聚合物组分和半遥爪基团，所述有机聚合物组分含有作为聚合单元的带官能团的烯键式不饱和单体；而所述半遥爪基团是由硫醇化合物形成的，它具有与有机聚合物组分形成键合的硫原子。

本发明的第三方面提供了一种表面处理的无机基质，该无机基质包括具有表面的无机基质；和含有有机聚合物组分和半遥爪基团的聚合物化合物的残基，所述有机聚合物组分具有作为聚合单元的烯键式不饱和单体和具有至少一个侧基官能团；而所述半遥爪基团具有与有机聚合物组分形成键合的硫原子和至少一个与无机基质表面形成共价键的反应的硅烷醇基团。

此处所使用的术语“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，和术语“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸或甲基丙烯酸。

共价键是两个原子之间通过共享至少一对电子而形成的键，它明确地排除离子键、通过吸收(包括化学吸收和物理吸收)而形成的键、范德华键或通过分散力形成的键。

本发明的聚合物化合物包括聚合物链(此处称为“有机聚合物组分”)和与该有机聚合物组分的一端相连接的基团(此处称为“半遥爪基团”)。该半遥爪基团带有至少一个硅酯部分。聚合物化合物的特征在于下述通式：

                       A-L-S-Q其中Q是有机聚合物组分，A-L-S是半遥爪基团，A是硅酯部分，L是连接基团，和S是硫原子。在水存在下，硅酯部分反应，形成至少一个硅烷醇基团。该硅烷醇基团可与无机表面(如金属和金属氧化物表面)反应并且与无机表面形成共价键，从而使反应的聚合物化合物粘接在无机表面上。反应的聚合物化合物与无机表面相连接，使得改进了无机表面的表面性能。